Latex 入門教程
運行環境：texlive2021、texstudio-4.1.2-win-qt6
目錄
1. 基本結構
整個 Latex 文件分為兩個部分，第一個部分為導言區，第二個部分為正文區。具體內容如下
% 導言區
\documentclass{article} %book, report, letter
\title{數字孿生}
\author{xiaxiang}
\date{\today}
% 顯示中文包
\usepackage{ctex}
% 正文區 有且只有一個 document 環境
\begin{document}
% 讓 title 顯示出來
\maketitle
第一小節
\end{document}
2. 中文處理
- 設置編輯器，查看 選項-》設置-》構建-》默認編輯器-》XeLaTex
- 確保 Latex 源文件為 UTF-8 格式，才能支持中文，選項在 Texstudio 編輯器右下角
- 導入中文宏包，
\usepackage{ctex}
查看各類相關文檔 texdoc xxx
texdoc ctextexdoc lshort-zh，這份資料是 Latex 中文的入門教程，很不錯
3. 字體設置
在 Latex 中，一個字體有五種屬性，字體編碼，字體族，字體系列，字體形狀，字體大小
相關設置如下
% 一般只有 10-12 磅，[12pt] 代表正常字體的大小
\documentclass{article}[12pt] %book, report, letter
\usepackage{ctex}
% 推薦使用字體方式為 自定義字體，而非使用系統字體
\newcommand{\myfont}{\textrm{\textmd}}
% 有且只有一個 document 環境
\begin{document}
% 字體系列 (羅馬字體，無襯線字體、打字機字體)
\textrm{Roman Family} \textsf{Sans Serif Family} \texttt{Typewriter Family}
% 字體作用域
{\rmfamily Roman Family} {\sffamily Sans Serif Family} {\ttfamily Typewriter Family}
\sffamily Hello global family
% 字體系列設置
\textmd{Medium Series} \textbf{Boldface Series}
{\mdseries Medium Series} {\bfseries Boldface Series}
% 字體形狀
\textup{Upright Shape} \textit{Italic Shape}
%\textsl{Slanted Shape} \textsc{Small Caps Shape}
%{\upshape Upright Shape} {\itshape Italic Shape} {\slshape Slanted Shape} {\scshapeSmall Caps Shape }
% 中文字體
{\songti 宋體} \quad {\heiti 黑體} \quad {\fangsong 仿宋} \quad {\kaishu 楷書}
% 字體大小 tiny scriptsize footnotesize small normalsize large Large LARGE huge Huge
{\tiny Hello}
{\zihao{5} 你好}
\end{document}
更加詳細的文檔可以參考 texdoc ctex。其中需要注意的是在
- 在
documentclass處可以設置 normal font size - 在使用時一般自定義字體，而不是直接使用系統字體
4. 篇章結構
- section、subsection、subsubsection 構成篇章結構，
\tableofcontents構成目錄
\begin{document}
% 目錄
\tableofcontents
% \chapter{緒論}
\section{引言}
% \par 分段 \\ 換行 通常使用空行
\section{實驗方法}
\section{實驗結果}
\subsection{數據}
\subsection{圖表}
\subsubsection{實驗條件}
\subsubsection{實驗過程}
\subsection{結果分析}
\section{結論}
\section{致謝}
\end{document}
空行可以進行分段；\par也可以進行分段，開頭會空兩格；\\ 不會分段，只會換行，開頭不會空兩格
- 使用
\chapter也可以分章節，但是這時候文檔類別得設置成book，在這種情況下subsubsection會無效 - 如果想自定義標題樣式，可以設置
\ctexset，具體實現方法見texdoc ctex
5. 特殊字符
- 空白符合
% 空行分段，多個空行等同一個
% 自動縮進，絕對不能使用空格代替
% 英文中多個空格處理為一個空格，中文中空格將被忽略
% 漢字與其他字符的間距會自動由 XeLaTeX 處理
% 禁止使用中文全角空格
\quad % 1em
\qquad % 2em
\, \thinspace % 1/6em
\enspace % 0.5em
\ % 空格
~ % 硬空格(不能分割得空格)
\kern 1pc % 1pc=12pt=4.218mm 自定義長度得空格
\kern -1em % 使用負號長度
\\hskip 1em % 自定義
\hspace{35pt} % 自定義
\hphantom{xyz} % 占位寬度
\hfill % 彈性長度空白
- 控制符
% 轉義這些符合
\# \$ \% \{ \} \~{} \_{} \^{} \&
\textbackslash % 轉義 \\，原因 \\ 代表換行
-
排版符號，
\S \P \dag \ddag \copyright \pounds -
標識符號，
\Tex{} \LaTeX{} \LaTeXe{} -
引號
% 左邊的單引號和雙引號
` ``
% 右邊的單引號和雙引號
' ''
-
連字符
- -- --- -
非英文字符
\oe \OE \ae \AE \aa \AA \o \O \l \L \ss \SS ! -
重音符號，以 o 為例
\`o \'o \^o \''o \~o \=o \.o \u{o} \v{o} \H{o} \r{o} \t{o} \b{o} \c{o} \d{o}
6. 插圖
使用插圖先安裝宏包，在引入圖片路徑，最后引用
- 使用宏包和引入圖片路徑
% 引入圖片宏包
\usepackage{graphicx}
% 可以指定多個路徑
\graphicspath{{figures/}, {pics/}}
- 插入圖片，使用圖片時可不用寫圖片后綴，支持 EPS，PDF，PNG，JPEG，BMP
\includegraphics{img2.jpg}
% 不帶后綴也可以
\includegraphics{tiger}
% 縮放旋轉
\includegraphics[scale=0.3]{tiger}
命令細節 texdoc graphicx
7. 表格
表格有專門的環境：tabular
\begin{document}
% | 表示表格豎線 || 雙豎線
\begin{tabular}{|| l | c || c | c | p{1.5cm} ||}
% hline 表示一條橫線，兩個為雙橫線
\hline
姓名 & 語義 & 數學 & 外語 & 備注 \\
\hline \hline
張三 & 15 & 10 & 20 & 好 \\
李四 & 20 & 5 & 8 & 及格 \\
王五 & 15 & 10 & 20 & 好 \\
\end{tabular}
\end{document}
需要注意的是這些符號
- l c r p：l 表示左對齊，c 表示中心對齊，r 表示右對齊，p表示指定寬度
\hline表示一條橫線，連續兩個為雙橫線。 | 表示豎線，|| 表示雙豎線- & 分割一行中的每項數據
\\表示換行
詳細細節可以看texdoc booktab, texdoc longtab, texdoc tabu
8. 浮動體
舉兩個例子，圖像和表格，分別有自己的浮動環境
% 一般只有 10-12 磅
\documentclass{article}[12pt] %book, report, letter
\usepackage{graphicx}
\graphicspath{{figures/}}
\usepackage{ctex}
% 有且只有一個 document 環境
\begin{document}
這是一只可愛的貓（圖\ref{fig-tiger}）
\begin{figure}[htbp]
\centering
\includegraphics[scale=0.3]{tiger}
\caption{tiger} \label{fig-tiger}
\end{figure}
圖像學基礎（圖\ref{fig-graphics}）
\begin{figure}[htbp]
\centering
\includegraphics[scale=0.3]{img2}
\caption{tiger} \label{fig-graphics}
\end{figure}
這是三年級五班的成績（表\ref{tab-score}）
\begin{table}[h]
\centering
\caption{考試成績單} \label{tab-score}
\begin{tabular}{|| l | c || c | c | p{1.5cm} ||}
% hline 表格恆星，兩個為雙橫線
\hline
姓名 & 語義 & 數學 & 外語 & 備注 \\
\hline \hline
張三 & 15 & 10 & 20 & 好 \\
李四 & 20 & 5 & 8 & 及格 \\
王五 & 15 & 10 & 20 & 好 \\
\hline
\end{tabular}
\end{table}
\end{document}
解釋下其中代碼含義
- figure 和 table 分別是表格和圖像的浮動布局，用來設置兩種元素的位置
- [htbp] 表示允許的位置，h，此處；t，頁頂；b，頁底；p，獨立一頁；默認tbp
- \centering 表示橫向劇中
- \caption 表示標題
- \label 表示當前圖的表示，可以在其他地方引用，達到交叉引用的效果
圖和表分別計算，從 1 自動往后遞增。擴展：標題控制（caption，bicaption等）、並排與子圖表（subcaption、subfig、floatrow等）、繞排（picinpar、wrapfig等）
9. 數學公式
排版內容分為文本模式和數學模式。文本模式用於普通文本排版，數學模式用於數學公式排版
\begin{document}
\section{簡介}
排版內容分為文本模式和數學模式。文本模式用於普通文本排版，數學模式用於數學公式排版。
\section{行內公式}
\subsection{美元符號}
$a+b=c=d+f=e$
\subsection{小括號}
\(a+b=c=d+f=e\)
\subsection{math環境}
\begin{math}
a+b=c=d+f=e
\end{math}
\section{上下標}
$x^3_1 + 3x^2_2 + 2x_{11} + 9 = 0$
\section{希臘字母}
$\alpha$ $\beta$ $\gamma$ $\epsilon$ $\pi$ $\omega$ $\Gamma$ $\Delta$ $\Theta$ $\Pi$
$\alpha^2 + \beta^2 +\gamma^2 = 1$
\section{數學函數}
$\log$ $\sin$ $\cos$ $\arcsin$ $\arccos$ $\ln$
$ y=\log_2{n} + \sqrt[3]{m} + \sin^-1$
\section{分式}
$a/b \frac{3}{8}$
\section{行公式}
\subsection{美元符號}
$$
y=\log_2{n} + \sqrt[3]{m} + \frac{3}{8}
$$
\subsection{中括號}
\[ y=\log_2{n} + \sqrt[3]{m} + \frac{3}{8}\]
\subsection{displaymath}
\begin{displaymath}
y=\log_2{n} + \sqrt[3]{m} + \frac{3}{8}
\end{displaymath}
\subsection{自動編號公式equation環境(如公式\ref{eq:y1})}
\begin{equation}
y=\log_2{n} + \sqrt[3]{m} + \frac{3}{8}
\label{eq:y1}
\end{equation}
\end{document}
注意解釋的只有最后一個自動編號公式，該公式可以提取出當前公式序號，達到交叉引用的效果
10. 矩陣排版
矩陣運算需要有數學公式的環境，因此可以用到第 9 節的行外公式，首先介紹各種矩陣
$
\begin{matrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{matrix}
$ \
$
\begin{pmatrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{pmatrix}
$ \
$
\begin{bmatrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{bmatrix}
$ \
$
\begin{Bmatrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{Bmatrix}
$ \
$
\begin{vmatrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{vmatrix}
$ \
$
\begin{Vmatrix}
0 & 0 \\
1 & 1
\end{Vmatrix}
$
上述分別為各種矩陣的環境，矩陣內同樣可以進行各種計算
$$
\begin{bmatrix}
a^2_{11} & a^2_{12} & a^2_{13} \\
0 & a^2_{22} & a^2_{23} \\
0 & 0 & a^2_{33} \\
\end{bmatrix}
$$
也可以寫各種省略符號
\newcommand{\adots}{\mathinner{\mkern2mu%
\raisebox{0.1em}{.}\mkern2mu\raisebox{0.4em}{.}%
\mkern2mu\raisebox{0.7em}{.}\mkern1mu}}
$$
A = \begin{bmatrix}
a^2_{11} & \dots & a^2_{1n} \\
\adots & \ddots & \vdots \\
& & a^2_{nn} \\
\end{bmatrix}_{n \times n}
$$
結合分塊矩陣和長省略號可得
$$
\begin{bmatrix}
a_{11} & a_{12} & \dots & a_{1n} \\
\hdotsfor{4} \\
& & \ddots & \vdots \\
\multicolumn{2}{c}{\raisebox{1.3ex}[0pt]{\Huge 0}} & & a^2_{nn} \\
\end{bmatrix}
$$
使用 array 可以表示更為復雜的矩陣
$$
\begin{array}{c@{\hspace{-5pt}}l}
\left(
\begin{array}{ccc|ccc}
a & \cdots & a & b & \cdots & b \\
& \ddots & \vdots & \vdots & \adots \\
& & a & b \\
& & & c & \cdots & c \\
& & & \vdots & & \vdots \\
\multicolumn{3}{c}{\raisebox{2ex}[0pt]{\Huge 0}} & c & \cdots & c
\end{array}
\right)
&
\begin{array}{l}
\left.\rule{0mm}{7mm} \right\}p\\
\\
\left. \rule{0mm}{7mm} \right\}q
\end{array}
\\[-5pt]
% 第二行
\begin{array}{cc}
\underbrace{\rule{17mm}{0mm}}_m &
\underbrace{\rule{17mm}{0mm}}_m
\end{array}
\end{array}
$$
解析這個表達式
- 最外層套了一個 array，它包括矩陣、pq 和兩個 m。大框架就已經確定了
- 矩陣為一個 array，它包括 a、b、0 和 c
- 只要把整體結構把握好，還是比較容易看出拼湊的邏輯
11. 多行數學公式
多行公式的環境有，gather|gather*, alig|align*, split, case
% 有且只有一個 document 環境
\begin{document}
% 帶編號的公式
\begin{gather}
a+b=b+a \notag \\
ab = ba
\end{gather}
% 不帶編號
\begin{gather*}
a+b=b+a \\
ab = ba
\end{gather*}
% align 環境帶編號
\begin{align}
x & = a + \cos(b) + \sin(c) \\
y & = 1 \\
z & = \frac{20}{79} \times 987
\end{align}
\begin{align*}
x &= t & x &= \cos y \\
y &= u & y &= \sin (u+1)
\end{align*}
% split 對齊方式與 align 一致，但整體屬於一個公式
\begin{equation}
\begin{split}
\cos 2x &= \cos^2 x - \sin^2 x \\
&= 2\cos^2 x -1
\end{split}
\end{equation}
\begin{equation}
D(x) = \begin{cases}
1, & \text{如果} x \in \mathbb{Q} \\
2, & \text{如果} x \in \mathbb{R} \setminus \mathbb{Q}
\end{cases}
\end{equation}
\end{document}
注意點：
- 帶星號是不帶編號的數學公式
- 在 gather 環境中，\notag 表示當前行沒有公式
- 在 align 環境中，可以用 & 進行對其操作
- 在 split 環境中，也可以使用 & 進行對齊，並且整體屬於一個公式
- 在 cases 環境中，整體屬於一個公式
- 在數學公式中不能輸入文字，但是可以通過 \text 的方式輸入文本
12. 參考文獻
參考文獻排版分為多類，如果只是單次使用，直接用 thebibliography 環境即可，使用 \cite 進行引用；如果想進行單次管理多次使用，可以將參考文獻使用另外的文件定義
- 單次使用
引用第一篇文章 \cite{article1}，引用第二篇書籍 \cite{book1} 等等
% 參考文獻排版
% 一次管理，一次使用，99為編號樣本
\begin{thebibliography}{99}
\bibitem{article1} 引用\emph{重點}文章1
\bibitem{book1} 引用書籍1
\end{thebibliography}
- 多次使用
新建一個 bib 格式的文件，text.bib，數據來源，谷歌學術，知網
@article{陶飛2018數字孿生及其應用探索,
title={數字孿生及其應用探索},
author={陶飛 and 劉蔚然 and 劉檢華 and 劉曉軍 and 劉強 and 屈挺 and 胡天亮 and 張執南 and 向峰 and 徐文君 and others},
journal={計算機集成制造系統},
volume={24},
number={1},
pages={1--18},
year={2018}
}
@article{rego20153dmol,
title={3Dmol. js: molecular visualization with WebGL},
author={Rego, Nicholas and Koes, David},
journal={Bioinformatics},
volume={31},
number={8},
pages={1322--1324},
year={2015},
publisher={Oxford University Press}
}
先點擊引用，后點擊 BibTeX 將得到需要的數據，復制粘貼進我們創建的 bib 文件中即可使用
使用方法
% 1 設置參考文獻樣式
\bibliographystyle{plain} % plain unsrt alpha abbrv
\begin{document}
% \cite 后面的參數是 bib 單個數據中的第一個頭信息
這是引用來自知網的參考文獻 \cite{__2021}
% \citep{} \citet{}
這是引用的 bib 文件下的參考文獻 \cite{陶飛2018數字孿生及其應用探索} 便於探索
\nocite{*}
\bibliography{text, zote}
\end{document}
\nocite{*}表示將沒有引用的文獻也羅列出來\bibliography{text, zote}表示導入 bib 數據庫，這里有兩個數據庫
- 導入知網中的文獻，下載 zotero 以及 google 的擴展工具，進入知網的搜索頁面，點擊擴展工具，可以獲得當前頁面的所有文獻信息。這些信息可以通過 zotero 導出成 bib 文件供我們使用，也可以把這個文件中的信息復制出來統一放在一個 bib 文件中
- 新參考文獻排版引擎 BibLaTeX 使用較麻煩，有興趣可以自行搜索
13. 定義新命令和環境
可以定義新命令使用、
% 一般只有 10-12 磅
\documentclass{article}[12pt] %book, report, letter
\usepackage{ctex}
\newcommand{\newMessage}{這是一個新的命令字符串}
\newcommand{\loves}[2]{#1 喜歡 #2}
\newcommand{\lovess}[3]{#1 喜歡 #2, #2 喜歡 #3，#3 喜歡 #1}
% 第一個參數為可選參數，默認為喜歡
\newcommand{\defaultLove}[3][喜歡]{#2 #1 #3}
% \renewcommand{cmd}{def} 與 newcommand 使用方法
% \newenvironment{envname}{begdef}{enddef} 與 newcommand 用法一致，具體見文檔
% 有且只有一個 document 環境
\begin{document}
\newMessage
\loves{貓兒}{小魚}
\lovess{貓兒}{狗兒}{羊兒}
\defaultLove{小花}{小明}
\defaultLove[討厭]{小花}{小明}
\end{document}
- 注意可以用默認參數
- 自定義命令可以是輸出指定字符串
- 重定義環境看相關文檔